Системаның потенциалдық энергиясы

Жұмыс түрі: Материал
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 5 бет
Таңдаулыға:

Заттың негізгі химиялық қасиеттерін сақтайтын және өз алдына өмір сүре
алатын ең кішкене бөлшегін молекула дейміз. Молекула өзара химиялық
байланыспен қосылған бірдей немесе әр түрлі атомдар системасы. Молекулада
екі немесе одан да көп атомдар бола алады. Мысалы, Н2, О2, С02, СН4 және т,
б. Молекуладағы атомдар саны өскен сайын оның мөлшері өсе береді. Молекула
өзара химиялық байланыспен қосылған бірдей немесе ядроларының, барлық
заряды барлық электрондардың зарядына тең. Электрондар молекулада белгілі
бір күйде электрондық бұлт түзіп, ядролардың айналасында қозғалады.
Молекулаға енетін атомдардың ішкі электрондық қабықтарындағы электрондар
көп өзгеріске ұшырамайды. Негізінен молекуланың химиялық және физикалық,
қасиеттерін анықтайтын сыртқы қабықта орналасатын валенттік электрондар.
Атомдар жақындасып молекула түзгенде валенттік электрондар бір-бірімен
әрекеттесіп химиялық байланыс түзеді. Молекуланың беріктігі атомдардың
өзара байланысымен анықталады. Атомдар ядролары белгілі бір ара қашықтыққа
келгенде, олардың арасында өзара тартылыс күші Ғтр, ал өте жақын келгенде
өзара тебіліс күші Ғтр пайда болады (1-сурет). Белгілі бір г0 қашықтықта
екі күш бір-бірін теңгеріп, қорытқы күш Ғ= 0. Бұл жағдай екі атом үш
әрекетінің, потенциалдық энергиясының ең минимум мәніне Uо-ге сәйкес келеді
(1 б-сурет). г0 қашықтық-байланыс ұзындығы,D энергия, молекула құрайтын
атомдардың байланыс энергиясы немесе атомдарды ажырату үшін керек
диссоциация энергиясы деп аталады. Диссоциация энергиясы теріс шама, ал
атомдар молекула құраған кездегі бөлінетін энергия оң, шама. Молекуланың
тұрақтылығы, беріктігі айтылған диссоциация энергиясына, химиялық активтігі
де осыған байланысты болады. Молекула кұрайтын атомдар арасындағы байланыс
екі түрге бөлінеді. Молекуладағы бір атом ядросының айналасында электрондар
саны көп болып, екіншісінің айналасында электрондар аз болып жіктелуі
мүмкін. Сөйтіп молекула әр түрлі таңбалы (оң, және теріс), бір-біріне
тартылатын екі ионнан тұрады. Байланыстың мұндай түрін гетерополярлық
немесе иондық байланыс деп атаймыз. Мысалы, NаСІ, KСІ — хлорлы калийде
калий өзінің сыртқы қабықтағы валенттік бір электронын хлорға беріп оң
зарядты ион, ал хлор бір электрон алып теріс ионға айналады.Сөйтіп пайда
болған иондық молекуланы электрлік диполь ретінде қарастыруға болады.
Иондардың ара қашықтығы, яғни байланыс ұзындығы г0=1,3*10 -10 м.
Байланыстың екінші түрі гомеополярлық немесе коваленттік байланыс деп
аталады. Бұл байланыс кезінде электрондардың бір бөлігі екі ядроны да
айнала қозғалады. Байланыс, қарама-қарсы бағытталған спиндері бар қос
электрондар арқылы болады (2-сурет).
Коваленттік байланыс, бірдей ядролары бар атомдар Н2, О2, N2 және т. с. с.
және әр түрлі ядролы атомдар арасында (N0, НҒ, СН4 және т. с. с.) бола
береді. Бірінші аталған (Н2, О2, N2) молекулаларда электрондар симметриялы
жіктеледі, ал екінші түрлерінде (N0, НР, СН4, НН3) электрондар ассимметрия
түзеді. Осының әсерінен молекула электрлік дипольдік момент алады.
Коваленттік байланыс туралы алда толығырақ тоқталамыз.

23. МОЛЕКУЛАНЫҢ ЭНЕРГЕТИКАЛЫҚ ДЕҢГЕЙЛЕРІ ЖӘНЕ ТОЛҚЫНДЫҚ ФУНКЦИЯСЫ
Атом сияқты молекулада кванттық заңдарға бағынады. Молекулаларда
атомдағыдай энергетикалық дискреттік мәндер қабылдап, әр түрлі күйлерде
болады. Бірақ молекулалардың, энергетикалық деңгейлерінің құрылысы күрделі.
Себебі, электрондардың козғалысымен қатар молекулалар кұрайтын атом
ядроларының тербелісі және айналысы молекуланың энергетикалық күйіне әсер
етеді. Тербелмелі қозғалыс кезінде ядролардың са-лыстырмалы орналасулары,
ал айналмалы қозғалыс кезінде молекуланың кеңістікте орналасуы өзгереді.
Электрондар қозгалысы ядро қозғалысына карағанда өте жылдам болғандықтан,
молекуланың негізгі энергиясы электрондық энергиядан Е эл тұрады.
Электрондар қоршаған ядролардың тербеліс энергиясы Етб, молекуланың
айналмалы қозғалысына келетін Eайн энергия және электрондык, энергия Еэл
келесідей қатынаста болады:
Еэл:Етб:Еайн=1:
mе — электрон массйсы, М — ядро массасы. Сонымен молекула-ның жалпы
эыергиясы
Е = Еэл+ЕТб+Еайн, (1)
ЕЭлЕтбЕайн. (2)
Молекуланың күйі оның ψ толқындық функциясымен аныкталады. Молекуланың
толқындық функциясын және онын энергетикалық деңгейлерін әрбір аталған
қозғалыстың түрі үшін Шредингер теңдеуін есептеу арқылы табады. Сонда
молекуланың электрондық ψэл, тербелмелі ψтб, айналмалы ψайн толқындық
функциялары бар және оларға сәйкес Еэл, Етб, Еайн энергиялары бар.
Молекула екі немесе одан да көп атомдардан тұратын орнықты система. Орнықты
дейтініміз молекулаға сырттан белгілі бір энергия берілмесе ол атомдарға
бөлінбейді. Басқаша айтқан-да, молекула система ретінде өмір сүруі үшін
оның байланыс энергиясы, оны құрайтын бір-бірімен байланыспаған бөлек
атомдар Системасының энергиясынан кем. Егер бір топ атомдар арасындағы
әрекеттесу олардың жалпы энергиясын азайтатын болса, молекула құралады.
Егер әрекеттесу жалпы энергиясын арттыратын болса, молекула түзілмейді.
Атомдар бір-бірінен тебіледі.
Коваленттік байланыста болатын атомдар системасын қарастырайық. Оның
мысалы ретінде сутегі молекуласына Н2 тоқталамыз. Сутегі атомдарыньң бір-
бір электроны екі протон ай-наласында қозғалады (2-сурет). Ядролары бір-
бірінен RАВ қашықтықта орналасқан екі сутегі атомын қарастырайық (3-сурет).
Екі атомда өзінің негізгі күйінде, яғни 1s күйінде. Екеуінің ара қашықтығы
RАВ олардың толқындық функциялары кеңістікте бір-бірін жаппайтын ара
қашықтықта болсын (3 а-суретте график түрінде көрсетілген).
Системаның толық энергиясы әрбір атомның энергиясын екі еселегенге тең.
Күнделікті өмірде ... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.